[實用新型]永磁直驅風力發電機、系統及其定子

有效

• 申請號: 201520227693.8
• 申請日: 2015-04-15
• 公開（公告）號: CN204497868U
• 公開（公告）日: 2015-07-22
• 發明（設計）人: 馬盛駿;辛乳江;何海濤
• 申請（專利權）人: 新疆金風科技股份有限公司
• 主分類號: H02K1/18
• 分類號: H02K1/18;H02K1/20;H02K5/10;H02K9/04
• 代理公司: 北京金律言科知識產權代理事務所(普通合伙) 11461
• 代理人: 逯博;羅延紅

技術領域

本實用新型涉及永磁直驅風力發電機、系統及其定子，屬于風電技術領域。

背景技術

現有技術中開啟式永磁直驅外轉子風力發電機，依靠自然風冷，開啟結構利于自然通風換熱，助于磁極使用永磁材料防止溫升超標后的磁性降低，但是發電機通常暴露在極端惡劣的環境(暴露在風、霜、雨、雪、沙塵、鹽霧等)條件下。

1、潮濕環境中電機內部水份的來源及其危害

(1)水份的來源

潮濕環境較正常環境來說，雨、雪更容易進入電機內部，歸納起來水份的來源主要有以下幾種：

戶外運行的機艙外部的風力發電機，直接受到雨淋和雪水融化后的浸漬，少量水份通過電機旋轉從環狀間隙進入電機內部；潮濕天氣中當發電機停止工作后，潮氣進入發電機內部進而結露；長時間停運的發電機因潮氣進入易受潮結露；惡劣環境中工作的風力發電機還可能遭受雨雪水浸泡等事故(排水孔堵塞)引起水份進入；發電機生產過程中未按工藝要求進行預烘或者浸漆后烘干不徹底造成的絕緣毛細孔中水份殘存等等。

(2)發電機絕緣容易受潮的原因

該部分主要引用論文《發電機絕緣容易受潮的原因分析》進行說明(作者：亓玉福QI?Yu-fu刊名：大電機技術年，卷(期)：2009(4))。

空冷式發電機在停運狀態下絕緣容易受潮，主要表現在泄漏電流顯著增加、絕緣電阻顯著降低。按照規定，絕緣電阻低到一定數值，是不允許運行的，必須進行干燥處理。

空冷式發電機絕緣容易受潮是由于它的運行狀態和結構決定的。因為發電機的絕緣只能采用固體絕緣介質，嵌放在鐵心槽內，不能像變壓器那樣浸放在絕緣油中，也不能像全封閉組合電器GIS一樣，密封在充滿SF6的密閉金屬外殼中，發電機的絕緣只能暴露在空氣中。正常運行過程中，發電機鐵心、繞組產生的熱量要靠流動的空氣帶走。當發電機產熱和散熱達到平衡時，發電機鐵心、繞組溫度保持在一定數值范圍之內。發電機正常運行時，依靠自然風冷的外轉子永磁直驅發電機內部也依靠從自然界侵入的空氣充當冷卻介質。鐵心、繞組溫度會比冷卻介質空氣的溫度高，發電機停運后，鐵心、繞組溫度逐漸降低，由于空隙、氣隙內空氣熱脹冷縮的作用，發電機內進入大量的空氣以達到壓力平衡。這時絕緣吸收空氣中的水分而受潮，若在雷雨季節，雨后空氣濕度更大，發電機絕緣受潮就更為嚴重。發電機絕緣受潮后，泄漏電流是正常值的幾十倍甚至幾百倍，絕緣電阻是正常值的幾十分之一。從數據分析，發電機絕緣受潮很嚴重，不經過干燥處理，是不能運行的。發電機絕緣受潮嚴重，是從絕緣的測試數據角度來講的。其實，絕緣受潮初期，只是表面吸附了水分，絕緣內部還沒有受潮，與絕緣受到水浸后相比較，絕緣表面的水分還是微量的，干燥起來也容易得多。

電機的絕緣在空氣濕度很大時，受潮導致絕緣電阻的降低需要很短的時間，一天甚至幾個小時。這就要求雨天必須抵制雨水進入發電機內、或雨后及時將電機內濕空氣帶走。規程有明文規定：絕緣電阻不合格不能保證發電機運行不出事故，萬一發生事故，勢必造成很大的經濟損失。必須經過干燥處理合格后才能運行。

(3)發電機內部存在水份引起的危害

對于發電機來說，良好的絕緣是電機安全運行的前提條件，在定子繞組中無論是槽絕緣、層間絕緣、相間絕緣還是綁扎帶以及電源引出線的外層，都有大量的毛細孔，很容易吸收空氣中的潮氣，降低自身的絕緣性能并使絕緣導熱性變差，引起絕緣擊穿進而損壞電機，造成人身、設備安全事故。相對濕度高易使表面凝附水膜，濕度高于95％以上時，電機內部經常凝聚水滴，使金屬件易銹蝕，潤滑脂受潮變質，絕緣材料有的受潮膨脹，有的發軟發粘，機械和電氣性能惡化，容易發生絕緣擊穿和表面閃絡。另外，在高濕環境下，霉菌也易滋長，而霉菌的分泌物能腐蝕金屬和絕緣材料，使絕緣迅速惡化，引起短路事故。

2、現有技術的匯總分析

(1)現有技術中常見的干燥方式

該部分將參照論文《發電機定子繞組絕緣受潮的現場干燥處理》(作者：林軍，李云海，矯健，[中圖分類號】TM31l[文獻標識碼]B【文章編號】1004-7913(2009)04—0013—02)中的內容進行說明。